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环境DNA（environmental DNA;eDNA）是指存在于水体、土壤、沉积物和空气等环境介质中的混合DNA;其主要来源为大型生物体的皮肤、粘液、唾液、尿液、粪便、血液、精子、卵子、根、叶、果实及腐烂尸体等;对于微生物来说,可能就是整个机体本身。eDNA技术通常指直接提取环境样本中的总DNA,并使用特异或通用引物进行聚合酶链式反应（polymerase chain reaction;PCR）,通过测序、生物信息学分析来识别环境中的目标物种。eDNA宏条形码（eDNA metabarcoding）技术作为一种高效、低成本且无伤害性的新兴生物多样性监测方法,近年来,已开始被用于水生生物的监测和多样性研究中。在eDNA宏条形码技术的标准化流程的基础上,本实验室在前期实验中已探索出适合本实验室目前实验条件的eDNA宏条形码技术具体方法。本研究首先在实验室水族箱条件下验证了eDNA宏条形码技术监测鱼类物种组成的有效性和可行性。本研究将eDNA宏条形码技术进一步应用到了西南大学崇德湖鱼类和浮游生物多样性的研究中。为给崇德湖的监管工作提供更多基础数据,本研究还测定了主要的水体环境因子。主要研究内容和结果如下:1.实验室水族箱条件下,通过eDNA宏条形码技术检测鱼类物种组成。本研究选取西部食蚊鱼（Gambusia affinis）、鳙（Hypophthalmichthys nobilis）以及麦穗鱼（Pseudorasbora parva）为实验对象,来检测eDNA宏条形码技术以及“Mi Fish-U”引物用于检测鱼类物种组成的可行性和有效性;并尝试探究鱼类生物量和高通量测序序列数量之间的关系。实验开始后进行了连续4天的水样采集。对36个样本进行高通量测序共得到37,022,428条有效序列。分析结果显示通过水样中的环境DNA,在4天的所有实验样本中均能检测出所有目标鱼类。将所有水箱的鱼类生物量和相应的有效序列数（重复样本的序列数取平均数）联合分析,共9个数据点（此处不考虑鱼类物种,忽略各水族箱中鱼类生物量在4天之内的变化）。对每天的鱼类生物量数据和测序所对应的平均有效序列数据进行线性回归分析,4天的分析结果均显示鱼类生物量与测序序列数量呈现出显著的正相关关系（P<0.05）,并且在第4天,决定系数r2=0.95,表现出较优的拟合度。2.运用eDNA宏条形码技术探究西南大学崇德湖鱼类和浮游生物多样性。较实验室水族箱水体而言,野外水体环境复杂多变,水体量庞大,水生生物多样性丰富。本研究仍然使用“MiFish-U”引物,来探究eDNA宏条形码技术在野外水体——西南大学崇德湖的其中两个小湖（Lake＿A和Lake＿B）中监测鱼类物种多样性的可行性和有效性。同时,使用“3NDF/V4＿euk＿R2”引物监测崇德湖中浮游生物的多样性。于夏、秋两季进行两次水样采集,每次采样分别用于检测鱼类和浮游生物的样本各30个。用于检测鱼类的样本高通量测序结果如下:夏季共获得11,261,482条有效序列;秋季共获得11,465,587条有效序列。用于检测浮游生物的样本高通量测序结果如下:夏季共获得1,822,757条有效序列;秋季共获得1,880,947条有效序列。分析结果显示,从夏季和秋季的水样中,通过eDNA宏条形码技术共监测到种水平鱼类有11种,包括草鱼（Ctenopharyngodon idella）、鲤鱼（Cyprinus carpio）、西部食蚊鱼、鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙、黄鳝（Monopterus albus）、青鱼（Mylopharyngodon piceus）、麦穗鱼、波氏吻虾虎鱼（Rhinogobius cliffordpopei）、子陵吻虾虎鱼（Rhinogobius giurinus）、高体鳑鲏（Rhodeus ocellatus）;属水平鱼类有2属:鲫属（Carassius）和罗非鱼属（Oreochromis）;以及1科水平鱼类:花鳅科（Cobitidae）。与崇德湖鱼类历史记录资料和开展本研究前采用放置地笼方式所调查到的结果大致吻合。在Lake＿A和Lake＿B中,鳙、西部食蚊鱼、鲢、麦穗鱼以及鲫鱼属在夏秋两季均被检测到,且相对丰度较高,属于优势类群。从夏季和秋季的水样中,通过eDNA宏条形码技术监测到的浮游生物在门水平主要包括隐藻门（Cryptophyta）、绿藻门（Chlorophyta）、褐藻门（Ochrophyta）、甲藻门（Dinoflagellata）、节肢动物门（Arthropoda）、轮虫门（Rotifera）、囊泡虫（Alveolata）、纤毛虫（Ciliophora）、丝足虫门（Cercozoa）、隐真菌门（Cryptomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）等。在纲水平主要包括隐藻纲（Cryptophyceae）、绿藻纲（Chlorophyceae）、共球藻纲（Trebouxiophyceae）、颚足纲（Maxillopoda）、单巢纲（Monogononta）等。隐藻纲、绿藻纲和共球藻纲在崇德湖浮游植物群落中相对丰度较高,占主导地位;单巢纲和颚足纲（主要为桡足类）在崇德湖浮游动物群落中相对丰度较高,占主导地位。Alpha多样性分析表明在Lake＿A和Lake＿B中,秋季的鱼类群落丰富度均极显著的高于夏季（P<0.001）;夏季浮游生物群落多样性均极显著的高于秋季（P<0.01）。Beta多样性分析表明,基于eDNA宏条形码技术监测得到的崇德湖鱼类组成在时间（夏季vs秋季）和空间（Lake＿A vs Lake＿B）上均可能具有显著的差异性。浮游生物群落在时间（夏季vs秋季）和空间（Lake＿A vs Lake＿B）上均可能具有极显著的差异性。3.崇德湖水质评价。为了解崇德湖的水质情况,本研究测定了主要水体环境因子:水温（water temperature;WT）、溶氧（dissolved oxygen;DO）、酸碱度（pH）、总氮（total nitrogen;TN）、总磷（total phosphorus;TP）、化学需氧量（chemical oxygen demand;COD）、磷酸盐（PO4-P）、硝酸盐（NO3-N）以及铵盐（NH4-N）。参考《地表水环境质量标准》,综合环境因子表明崇德湖Lake＿A水体介于Ⅰ类水和Ⅲ类水之间,而Lake＿B水体则介于Ⅲ类水和Ⅴ类水之间。参考《湖泊富营养化调查规范》,综合总氮、总磷和化学需氧量,认为崇德湖（Lake＿A和Lake＿B）属于富营养型湖泊,而隐藻和绿藻在崇德湖浮游植物群落中相对丰度较高,因此,夏季藻类易爆发,易导致水华现象。通过浮游生物Shannon指数和Gini-Simpson指数,表明崇德湖（Lake＿A和Lake＿B）水体介于清洁水体和轻度污染水体之间。